氢能源作为一类高能量密度的可再生清洁能源日渐受宠, 而用电解水方法制备氢气时, 以往多使用成本高昂, 储量稀少的贵金属催化剂 (如氧化铱等) . 记者从南京工业大学获悉, 该校开发出一种新型的非贵金属催化剂, 以代替传统的氧化铱催化剂, 价格仅为氧化铱的千分之一, 这一研究成果日前在《自然·通讯》上发表.
据研究团队周嵬教授介绍, 这种反钙钛矿基的新型非贵金属催化剂不仅催化活性高, 稳定性好, 降低了能耗, 而且物美价廉. 反钙钛矿结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮 (碳) 化物高导电性, 优异电催化性等优点, 理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂. 然而, 和钙钛矿材料有着类似的瓶颈, 就是其成相温度高达几百甚至上千摄氏度, 导致材料烧结严重, 比表面积低下, 活性位点暴露极少. 鉴于此, 该研究团队首先设计了反钙钛矿催化剂, 随后开发出了一种多孔的具有核壳结构的复合催化剂. 该催化剂仅需要比热力学理论高出0.23V的电压, 即可驱动析氧反应的发生.
据论文第一作者朱艳萍介绍, 电解水制氢的时候, 阴极和阳极都会发生反应, 阴极产氢气, 阳极产氧气. 阳极的反应很慢, 会限制整体的催化效率, '所以我们开发的这种阳极的非贵金属催化剂, 使得产氧气的速度变快了, 这样, 产氢气就不会被拖后腿了, 制备氢气的整体效率也大大提高了. '
该项研究开发出来的新型非贵金属催化剂兼具极高的催化活性与稳定性, 而且与储量匮乏, 成本高昂 (600元/克) 的氧化铱相比, 价格仅为其千分之一, 在实际应用中显示出了极大的前景.
